JPS604094Y2 - 流体素子型流量検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自己発振作用を有する流体素子の流体発振周波
数を検出することによって流量を計測するようになした
るものである。

本考案における流体素子は帰還路を有しない偏平な６面
体の短形ボックスを本体とし、この流体素子の両端面に
ノズルと流出口を相対して設けており、ノズルから流体
素子内へ噴出された噴流は側壁によるコアンダ効果を受
け、側壁に付着し又は偏向される。

そして第２図Ａ、Ｂに示す如く流体素子内に渦流が形威
され、渦流の発達と圧力の不均衡により運動量が変化し
て交互に偏向、低圧渦領域を形威し、素子内に規則性の
あるフローバタン変動が誘起される。

このような発振現象の代表特性値である発振周波数は一
意的に流量値に支配され、その比例関係は直線的である
。

この規則性フローバタン変動に着眼し、低圧渦領域の静
圧変化を圧力変換器にて検出しこれを流量値に変換して
流体流量を計測する方法が提案されている。

しかしこの計測方法は流体素子内の複雑な静圧変動から
発信現象に基因する変動分を抽出することが容易でなく
正確な計測が行いがたい欠点がある。

本考案はこれに鑑みてなされたもので、帰還路を有しな
い流体素子内の適切な位置にフラッタ（振動体）を揺動
自由に設け、流体素子内に発生する規則的なるフローバ
タン変動に追従するブラックの動きによって生じる磁力
変化を検出しこれによって流量を計測せんとするもので
ある。

本考案の具体的轡或は規則的な自励発振現象を生起する
偏平な６面、体の短形ボックス状流体素子において、こ
の流体幸子内の主流の流向変動が検知できる位置にフラ
ッタの一端をピン結合し、このフラッタを揺動自在に装
着し、流体素子内の発振現象によって揺動するフラッタ
の動きを磁気変化として検出し、これを増幅し演算回路
によって実流量値に変換して流量を表示するように構成
した流量検出装置に係るものである。

以下本考案を実施例に基づいて説明する。

図に於て１は流体素子の本体で、帰還路を有しない偏平
な６面体の短形ボックス状に作り、その一端面に単孔ノ
ズルあるいは環状ノズル２を、又これと対向する端面に
流出口３を夫々設けてあり、この流体素子本体内にフラ
ッタ４を揺動自在に設ける。

このフラッタ４の取付位置は素子本体内でフローバタン
変動にてフラッタが追従して変位する位置とすると共に
、このフラッタ４は第３図Ａに示す如く慣性及び流体抵
抗が少なく応答性の確かな形状例えば対称翼形をし且そ
の上部に感応部４Ｃを具備せしめた本体部４ａの一端に
ロッド４ｂを突設し、このロッド４ｂの先端にピン軸を
介して流体素子本体１に揺動自在に支持させ、このピン
軸を支点としてフラッタが回転変位するようなすか、若
しくば同図Ｂ、Ｃのようにピン軸をフラッタの中心線に
設けたもの等適宜採用することができるが、このフラッ
タの形は前述の如く慣性及び流体抵抗が少ないだけでな
く、さらに素子内の発振現象に影響をおよぼさないもの
とする。

上記フラッタに具備せしめた感応部は、この実施例では
磁石を用いたものであり、そしてこのフラッタ４が噴流
方向によって変位する。

このフラッタの変位を磁力変化として検出するもので、
この磁力変化の検出はこのフラッタ上方に対向して設け
た近接スイッチＳＷのＯＮ、０Ｆ−Ｆによるか、又は検
出用磁界の変化として検出するようになす。

このフラッタの変位に応じ、前記近接スイッチ又は検出
用磁界によってトリガパルスを正確に検出した後、この
トリガパルスを第４図に示す如く計測部にの増巾回路Ａ
にて増巾した後次の計数回路Ｂに供給すると共に基準発
振器Ｃより発振される基準パルスをも供給し、両パルス
を比較して発振周波数を計測し、次に演算回路にて実流
量値に変換し次の表示部ＩのメータＭによって表示する
と共にこの実流量値信号を流量その他の制御用指示回路
Ｅに与え制御を行うようになすものである。

第５図は本考案を混合攪拌及び濃度管理装置に応用した
実施例を示すもので、発振に追従するフラッタ４の動き
が検出器に感知され、それによって発生されたトリガパ
ルスが計測部にで変換された流量値信号と、混合濃度検
出用プローブ（或いは反応検出プローブ）Ｊと計測部り
から得られる混合濃度信号（反応量信号）とを、制御部
Ｎに入力して環状ノズルの各ノズルに送り込まれる流量
値を制御弁にて制御するものである。

而して流量計測について、振動体を利用する特開昭４７
−２８９５８号の提案がある。

この提案と本考案を対比するに、先づその構成上の相違
についてみるに、前記提案のものは、後述する如く振動
体それ自体が振動現象を生起させる原因であり、振動体
は液体の流動に抵抗を与え、かつ流動域へ押込む力の作
用を受ける形状でなければならない。

即ち提案の詳細なる説明にあるように三角形の抵抗面を
有する形状とし、振動体を交互に加力するため管路側面
に二分した流路を設けている。

これに対し本考案はフラッタ−（振動体）の有無に拘わ
らず、流体素子内に自励的な発振現象が生起、維持され
る構造のため、フラッタ−の形状は流体素子内のフロー
パターンに影響を与えるものであってはならず、流体抵
抗の少ない形状（対称翼形なと）を用いるのが最適であ
る。

このため非常に小型で簡単な構造となっており、装置全
体も引用例と比較して極めて簡素な構造である。

又提案のものと本考案における作用方法の相違について
みるに、提案のものは１液体の流動域に物体が押込まれ
れば、液体の流動に対する抵抗となり、その上流側に瞬
時的な圧力増加現象が誘起される。

この圧力増加現象に基因する物体への反力は、物体即ち
振動体が特許請求範囲に記載された配置と方法で支承さ
れているから必然的に液体の流動と直交する方向へ振動
体を押し戻し、同時に圧力増加現象も漸減してゆく流動
に対する振動体の押込み力と圧力増分、即ち液体の運動
量が微妙なバランス状態にあれば、押込力によって振動
体が再度液体の流動域に押し込まれることとなり、この
繰返しにより規則的な振動現象を生起させる。

例えば低流速や高粘性流体の流のように振動体の押込力
と液体の運動量がアンバランスな状態であれば、振動に
対する減衰力が大きくなり、規則的な振動状態を維持す
ることができない。

このような場合には、振動体の瞬時速度を検知してこれ
に比例する外力を振動体にフィードバックさせて、振動
体を常に励起させながら振動現象を保つ。

したがって振動体それ自身が振動現象を生起せる要因と
なる。

然るに本考案はフラッタ−（振動体）の有無に拘わらず
流体素子内に自励的な発振現象が維持されるものであり
、静水は勿論ペンキのような高粘性流体でも同じである
。

またフラッタ−は流体素子内の流動を妨げることなく、
流体素子内の流動状態（フローパターン）の変化が鋭敏
に検知できる渦流の変向点に設置するのが最良であり、
提案例の如く流動の側方に配置するものではない。

さらに提案のものと本考案における効果についてみるに
、本考案は提案のものと比較して、極めて簡単な構造で
ありながら正確な流量検知を可能にしたものであにり、
提案のものでは不正確な高粘性液体、小流量検知の場合
でも本考案では十分な精度を保有している。

さらに管路内への挿入部品が小型のため流量阻害もない
などの利点を備えておりまたその作動原理も異なった発
想から考案されたものである。

このように本考案も、振動体を利用すると難もその構成
、作用、効果に於て提案例と全く相違するものである。

本考案による時は流体素子内に於てノズルより噴射され
る流体が規則的に変るフローバタン変動に追従して変位
するフラッタを設けこのフラッタの動きに基づくパルス
によって流量を計測するようになしているため流体素子
内の静圧変動を検出する方法に比べて正確な流量検出が
行える利点があり、流体素子を応用した流量計の応用開
発面での発展が充分に期待できる考案である。

【図面の簡単な説明】

第１図は流体素子の説明図、第２図はフローパターン変
動の説明図、第３図はフラッタの斜視図、第４図は電気
ブロック回路図、第５図は応用例図である。 １・・・・・・流体素子本体、２・・・・・・ノズル、
３・・・・・・流出口、４・・・・・・フラッタ、Ａ・
・・・・・増巾回路、Ｂ・・・・・・計数回路、Ｃ・・
・・・・基準発振器、Ｄ・・・・・・演算回路、Ｅ・・
・・・・制御用指示回路、■・・・・・・表示部、Ｋ・
・・・・・計測部、Ｍ・・・・・・メータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流体素子の本体を帰還路を有しない偏平な６面体に作り
   、その両端面にノズルと流出口を相対して設け、ノズル
   からこの流体素子内への噴流が規則的な自励発振現象を
   生起するようになし、流体素子内の主流の流向変動が検
   出できる位置にフラッタを揺動自在に設け、流体素子内
   の発振現象によって揺動するフラッタの動きを磁気変化
   として検出する手段、検出信号を増巾する増幅回路とそ
   の出力を実流量値に変換する演算回路を備えることを特
   徴とする流体素子型流量検出装置。